Ce projet est expérimental et théorique et sera encadré par Anaïs Gauthier et Isabelle Cantat, à l’Institut de Physique de Rennes (France). Un financement est disponible, ainsi que pour un stage de M2.
Contexte
L’allègement des matériaux est un enjeu environnemental fort, en particulier dans le domaine du bâtiment. Le matériau (béton, plâtre…) est initialement une suspension de particules solides. Une stratégie d’allègement est l’incorporation de bulles d’air dans la suspension avant la prise et la production de matériaux moussés. La bonne maîtrise de l’interaction entre la mousse et les grains est cruciale dans ce cadre. A l’échelle d’un film liquide unique, séparant deux bulles de gaz, on est confronté à un beau problème de mécanique des fluides qui est une étape importante de la compréhension de l’interaction film/grain, et qui fait l’objet de ce projet.
Sujet
La présence dans un film de savon d’une bille de rayon supérieur à l’épaisseur du film conduit à la formation d’un ménisque autour de la bille, qui aspire localement le liquide présent dans le film et affine le film. Si la bille est mise en mouvement, elle laisse donc un sillage de film plus fin derrière elle. Un premier objectif de la thèse sera de caractériser et de modéliser ce sillage. Le champ d’épaisseur sera déterminé par analyse d’image de fluorescence ; la théorie impliquera un couplage entre le drainage, traité par les équations de lubrification, et une problématique de couche limite associée au mouvement de la bille. Le transport de la phase liquide en présence d'un grand nombre de billes sera ensuite abordé, pour se rapprocher de problématiques réelles.